5.5 “基本”粒子 分层作业 2025-2026学年高二物理人教版选择性必修第三册

**基本信息** 分层明确，梯度合理，覆盖“基本粒子”核心知识点，通过基础概念辨析→现象分析→综合计算的路径巩固物理观念，培养科学思维与探究能力。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |A层|分子动理论、大爆炸模型、粒子分类|以单选、多选为主，如分子力与内能关系判断，夯实物质观念与能量观念| |B层|天体密度比较、反粒子性质|含多选与简答，如反氢原子结构推测，深化运动与相互作用观念| |C层|夸克模型、恒星演化计算|综合计算与推理题，如太阳质量及主序星阶段估算，体现模型建构与科学论证|

5.5“基本”粒子 分层作业 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ A层 1．下列对分子动理论和内能的理解正确的是（　　） A．构成物质的微观单元是多种多样的，可以是分子、原子、质子、中子、夸克 B．颗粒越大，布朗运动越显著 C．分子间距离越大分子力越小 D．外界对物体做功，物体的内能一定增大 2．关于大爆炸宇宙模型的下列说法正确的是（　　） A．宇宙起源于一个特殊的点，这个点大爆炸，是空间的开始 B．宇宙起源于一个特殊的点，在这个点爆炸之前时间已经存在 C．宇宙大爆炸后空间膨胀一定会一直持续下去，永不停止 D．宇宙起源的“奇点”温度无穷低，密度无穷大 3．（多选）下列说法正确的是（　　） A．强子是参与强相互作用的粒子。质子、中子和电子都是强子 B．在惯性约束下，可以用高能量密度的激光照射参加反应物质从而引发核聚变 C．常见的金属没有规则的形状，但具有确定的熔点，故金属是晶体 D．取分子间距离r为无穷远时的分子势能为0，则当r<r0时，分子势能一定小于0 4．（多选）关于粒子，下列说法正确的是（　　） A．质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子 B．质子、中子本身也是复合粒子，它们具有复杂的结构 C．质子是带电的强子 D．光子是希格斯玻色子 5．下图是恒星质量和寿命的关系图，请估计一颗质量为太阳1.5倍的恒星能存在多久？―颗寿命约为140亿年的恒星，其质量约为太阳的多少倍？ 6．2010年3月31日，欧洲大型强子对撞机实现首次质子束对撞成功。科学家希望以接近光速飞行的质子在发生撞击之后，能模拟宇宙大爆炸的能量，并产生新的粒子，帮助人类理解暗物质、反物质以及其他超对称现象，从根本上加深了解宇宙本质，揭示宇宙形成之谜。欧洲科研机构宣布他们已经制造出9个反氢原子。 问题探究： (1)什么是反粒子？ (2)请推测反氢原子的结构？ B层 7．下列天体中，密度最大的是（　　） A．白矮星 B．红巨星 C．中子星 D．黑洞 8．（多选）下列说法正确的是（　　） A．中子整体呈电中性但内部有复杂结构 B．真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都相同 C．增加接收电路的线圈匝数，可接收更高频率的电台信号 D．分子间作用力从斥力变为引力的过程中，分子势能先增加后减少 9．所谓“反物质”是由“反粒子”组成的，如粒子的符号为，试写出粒子的反粒子的符号。 C层 10．关于粒子，下列说法正确的是(　　) A．电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子 B．强子都是带电的粒子 C．夸克模型是研究各类粒子结构的理论 D．夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位 11．（多选）下列说法正确的是（　　） A．α粒子散射实验，可用于估算原子核大小 B．随着温度降低，黑体辐射的各种波长辐射强度均减小 C．参与强相互作用的强子的质量均比参与弱相互作用的轻子的质量大 D．增加衍射光栅的狭缝个数，衍射条纹的宽度将变窄，亮度将减小 12．太阳现在处于主序星演化阶段，它主要是由电子和、氦等原子核组成。维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程式是，该核反应每发生一次放出的核能约为，这些核能最后转化为辐射能。根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而便太阳中的核数目减少10%，则太阳将离开主序星阶段进入巨星的演化阶段。为了简化计算，现假定太阳全部由电子和核组成。 (1)为了研究太阳演化过程，需要知道太阳的质量M。已知地球半径，地球质量，日地中心距离，地球表面处的重力加速度，试估算太阳目前的质量。（1年取） (2)又已知地球上与太阳光垂直的每平方米面积上每秒钟得到的太阳辐射能为，试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年？（估算结果只要求保留一位有效数字） 《 5.5》参考答案 题号 1 2 3 4 7 8 10 11 答案 A A BC BC D AB D AB 1．A 【详解】A．构成物质的微观单元是多种多样的，可以是分子、原子、质子、中子、夸克，故A正确； B．颗粒越小，颗粒受力后的不平衡性越明显，布朗运动越显著，故B错误； C．当分子力表现为斥力时，分子间距离越大分子斥力越小，当分子力表现为引力时，随着分子间距离的增大，分子引力先变大后变小，故C错误； D．外界对物体做功，但与外界热量交换情况未知，故物体的内能不一定增大，故D错误。 故选A。 2．A 【详解】D．根据大爆炸宇宙模型，宇宙起源于“奇点”，该“奇点”温度无穷高，密度无穷大，认为该点拥有无穷的能量，但体积无穷小，故D错误； C．宇宙爆炸后，急剧膨胀，宇宙未来的演化有两种可能，一是持续膨胀，另一种是膨胀到极限后又收缩成一个新的“奇点”，故C错误； AB．“奇点”爆炸是宇宙的始点，既是时间的起点又是空间的始点，故A正确，B错误。 故选A。 3．BC 【详解】A．强子是参与强相互作用的粒子。质子和中子是强子，电子不参与强相互作用，是轻子，故A错误； B．在惯性约束下，可以用高能量密度的激光照射参加反应物质从而引发核聚变，故B正确； C．常见的金属没有规则的形状，但具有确定的熔点，故金属是多晶体，故C正确。 D．取分子间距离r为无穷远时的分子势能为0，则当r<r0时，分子间作用力表现为斥力，靠近时，分子斥力做负功，分子势能增加，所以分子势能不一定小于0，故D错误。 故选BC。 4．BC 【详解】AB．质子和中子是由不同的夸克组成的，它们不是最基本的粒子，故A错误，B正确； C．不同的夸克组成的强子，有的带电，有的不带电，质子是带正电的强子，故C正确； D．光子是规范玻色子，故D错误。 故选BC。 5．50亿年， 0.5倍 【详解】从恒星质量与寿命的关系图中可见太阳的寿命为亿年。可在图中得到质量为太阳质量1.5倍的恒星能存在50亿年； 寿命为140亿年的恒星其恒星的质量与太阳质量的比值质量约为太阳的0.5倍。 6．(1)见解析；(2) 见解析 【详解】(1)“反粒子”与“正粒子”具有相同的质量，但带有等量的异种电荷； (2)“反氢原子”应该具有与氢原子相同的质量，相反的电荷符号且相等的电荷量，所以反氢原子是核和构成的。 7．D 【详解】黑洞是宇宙中密度最大的天体，包括光在内的任何物质都无法逃脱它的吸引。 故选D。 8．AB 【详解】A．中子由夸克组成，整体呈现电中性，但内部有复杂结构，故A正确； B．根据爱因斯坦的相对论可知，真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都相同，故B正确； C．根据 可知，增加接收电路的线圈匝数，可减小振荡电路的固有频率，则可接收较低频率的电台信号，故C错误； D．分子间作用力从斥力变为引力的过程中，即分子距离从小于到大于的过程，分子力先做正功后做负功，则分子势能先减小后增大，故D错误。 故选AB。 9． 【详解】“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电量，但电荷的符号相反，的电荷数为2，质量数为4，则反粒子的质量数为4，电荷数为-2。则粒子的反粒子的符号为。 10．D 【详解】A．质子、中子由夸克组成，并非不可再分，电子是基本粒子，A错误； B．强子包含质子（带电）、中子（不带电 ）等，并非都带电，B错误； C．夸克模型是研究“强子”结构的理论，不是各类粒子（如轻子不参与强相互作用，夸克模型不适用），C错误； D．夸克电荷为或，说明电荷最小单位小于电子电荷，D正确。 故选D。 11．AB 【详解】A．α 粒子散射实验中，绝大多数 α 粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，少数 α 粒子发生了大角度偏转，极少数 α 粒子甚至被反弹回来。根据 α 粒子散射实验中 α 粒子接近原子核时的散射情况，可以估算出原子核的大小，原子核半径的数量级在10−15m左右，故A正确； B．随着温度降低，黑体辐射的各种波长的辐射强度都减小，且辐射强度的极大值向波长较长的方向移动，故B正确； C．参与强相互作用的强子有质子、中子等，参与弱相互作用的轻子有电子、中微子等，一般情况下，强子质量比轻子质量大，但有些强子的质量相对来说也不是特别大，所以不能一概而论地说强子的质量均比轻子的质量大，故C错误； D．增加衍射光栅的狭缝个数，衍射条纹的宽度将变窄，根据光的干涉原理，更多的狭缝会使光叠加后能量更加集中，所以亮度将增大，而不是减小，故D错误。 故选AB。 12．(1)；(2) 【详解】(1)设地球绕日公转的周期为T，由万有引力定律和牛顿运动定律可知 地球表面的重力加速度 联立解得 将已知数据代入上式，得 (2)根据题给假定，在太阳继续保持主序星阶段的时间内。发生题中所述的聚变反应的次数为 因此期间太阳总共辐射的能量为 设太阳辐射是各向同性的，则每秒内太阳向外放出的辐射能为 所以太阳继续保持主序星阶段的时间为 由以上各式得 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $